这篇文章主要讲解了“HashMap之keyset()方法的底层原理是什么”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“HashMap之keyset()方法的底层原理是什么”吧！
HashMap之keyset() 方法底层原理
获取HashMap所有的键，通常调用方法keyset()即可返回所有的key集合。
那么keyset()的工作原理是什么？它真的会维护一个Set吗，当Map的键值对发生变化，就来更新这个Set?
如果真的是这样，那么HashMap的性能将会大打折扣，并且存储空间的消耗也会翻倍。
其实，HashMap采用了一种比较巧妙的方式实现keyset。
源码如下：
public Set<K> keySet() {Set<K> ks = keySet;if (ks == null) {ks = new LinkedKeySet();keySet = ks;}return ks;}final class LinkedKeySet extends AbstractSet<K> {public final int size() { return size; }public final void clear() { LinkedHashMap.this.clear(); }public final Iterator<K> iterator() {return new LinkedKeyIterator();}public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }public final boolean remove(Object key) {return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;}public final Spliterator<K> spliterator() {return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.SIZED |Spliterator.ORDERED |Spliterator.DISTINCT);}public final void forEach(Consumer<? super K> action) {if (action == null)throw new NullPointerException();int mc = modCount;for (LinkedHashMap.Entry<K,V> e = head; e != null; e = e.after)action.accept(e.key);if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}}
当我们调用keyset方法时，会先判断keyset是否已经初始化，如果没有，则new LinkedKeySet 对象，然后更新成员变量keyset，下次再调用时，则直接返回已经初始化的LinkedKeySet对象引用，不再初始化LinkedKeySet对象。
分析LinkedKeySet，发现该内部类只有无参的构造方法，并且构造方法仅仅new 了一个空对象，并没有给Set集合初始化值，那么keyset值从哪儿来呢？
往下看，LinkedKeySet内部类有个方法iterator()，是集合类接口Set声明的iterator方法的一个具体实现，该方法会new一个迭代器。
当我们做增强for循环时会调用该迭代器，该迭代器会遍历HashMap的各个节点，拿到key。
final class LinkedKeyIterator extends LinkedHashIteratorimplements Iterator<K> {public final K next() { return nextNode().getKey(); }}
还有一个问题，当我们debug的时候，我们会发现，keyset()方法返回的set集合并非一个空集合，里面是有数据的，这是为什么呢？
原因是IDEA在debug时会默认调用toString()方法，所以我们debug看到的信息其实调用了父AbstractCollection的toString()方法。
包括我们通过System.out.println(set)打印数据的时候，都会调用这个toString方法。
public String toString() {Iterator<E> it = iterator();if (! it.hasNext())return "[]";StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append('[');for (;;) {E e = it.next();sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);if (! it.hasNext())return sb.append(']').toString();sb.append(',').append(' ');}}
HashMap的values()、entrySet()方法也是如此。
HashMap (jdk1.8) keySet()方法详细注释
hashMap通过keyset遍历时，先调用keySet()方法，该方法返回hashMap中存储的key的集合ks, 然后再执行内部类 final class KeySet 中的iterator()，iterator()返回一个HashMap.KeyIterator()对象。
KeyIterator对象继承HashIterator且实现 Iterator<K>
HashIterator的构造方法初始化时会把table中存储的元素赋值给临时node类型变量t,并通过循环
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);找到table中的第一个不为空的元素的前一个元素，赋值给next，。
KeyIterator对象实现 Iterator<K>接口的next方法，这样就能实现table中元素的遍历 HashIterator 中的nextNode()方法可以找到table中的第一个不为空的元素的前一个元素，赋值给next。
keySet()注释
/** hashMap通过keyset遍历时，先调用keySet()方法，该方法返回hashMap中存储的key的集合ks,然后再执行内部类 final class KeySet extends AbstractSet<K>中的iterator()，iterator()返回一个HashMap.KeyIterator()对象，KeyIterator对象继承HashIterator且实现 Iterator<K>HashIterator的构造方法初始化时会把table中存储的元素赋值给临时node类型变量t,并通过循环do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);找到table中的第一个不为空的元素的前一个元素，赋值给next，KeyIterator对象实现 Iterator<K>接口的next方法，这样就能实现table中元素的遍历* HashIterator 中的nextNode()方法可以找到table中的第一个不为空的元素的前一个元素，赋值给next，* */public Set<K> keySet() {Set<K> ks = keySet; //keySet是hashMap的父类AbstractMap的成员变量，创建Set类型的ks对象，把keySet赋值给ks;if (ks == null) { //如果ks为空，创建一个KeySet对象，赋值给ksks = new KeySet();keySet = ks; //把ks再赋值赋值给成员变量keySet}return ks; //返回ks}
KetSet内部类
/** 定义一个不可变类KeySet，继承AbstractSet，重写它父类的父类AbstractCollection中的size()、* clear() iterator()contains(Object o)emove(Object key)* spliterator()forEach(Consumer<? super K> action) 方法* */final class KeySet extends AbstractSet<K> {public final int size() { return size; } //返回hashMap的成员变量size的长度public final void clear() { HashMap.this.clear(); }//调用hashMap的clear方法，this表示调用clear()方法的hashMap对象public final Iterator<K> iterator() { return new HashMap.KeyIterator(); }//创建一个KeyIterator对象，该对象继承HashIterator，implements Iterator<K>中的next方法，其它方法为啥不用实现？public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }//调用hashMap的 containsKey(o)方法public final boolean remove(Object key) {return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null; //调用hashMap的 removeNode()方法}public final Spliterator<K> spliterator() {return new HashMap.KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);}//返回一个KeySpliterator对象，KeySpliterator 继承 HashMapSpliterator<K,V>implements Spliterator<K>，调用父类的构造方法初始化对象//KeySpliterator的方法中调用它的父类HashMapSpliterator中的构造方法初始化对象public final void forEach(Consumer<? super K> action) {Node<K,V>[] tab; //定义Node类型的数组tabif (action == null)//如果action为空，抛出空指针异常throw new NullPointerException();if (size > 0 && (tab = table) != null) { //如果size大于0，把table赋值给tab,tab不为空int mc = modCount;//定义mc变量，把modCount赋值给mc,modCount记录hashMap修改次数for (Node<K, V> e : tab) { //遍历tabfor (; e != null; e = e.next) //循环条件e不为空，有next节点action.accept(e.key);//调用Consumer中的accept(),传入key}if (modCount != mc) //如果modCount不等于mc，说明有其它线程修改这个hashMap,抛出异常throw new ConcurrentModificationException();}}}
KeyIterator实现Iterator接口
Iterator接口里面有boolean hasNext() 、E next()、 void remove()、void forEachRemaining()方法，为啥只重写next方法？
HashIterator里面重写了boolean hasNext() 、E next()、 void remove()，但是void forEachRemaining()在HashIterator和KeyIterator中都没有重写，没想明白是为啥？
final class KeyIterator extends HashMap.HashIteratorimplements Iterator<K>{@Overridepublic K next() {return null;}}
以上就是HashMap之keyset()方法的底层原理是什么的详细内容，更多关于HashMap之keyset()方法的底层原理是什么的资料请关注九品源码其它相关文章！